El almacenamiento del carbón es un aspecto importante por varios motivos. El carbón se almacena en grandes cantidades y durante periodos largos debido a su uso industrial. Los grandes almacenamientos de carbón se llaman parques y se suelen situar al aire libre, estando por ello expuestos a las inclemencias meteorológicas, influyendo en las propiedades del carbón. El tamaño que vaya a tener el parque va a depender de:
- Situación geográfica del mismo (proximidad de la fuente productora del carbón
- Medio de transporte utilizado
- Clima (este factor también puede afectar al transporte
- Proceso de producción y fabricación al que se destina, debido a las puntas de demanda que pueda presentar el proceso para el que es necesario el carbón.
Combustión del carbón durante su almacenamiento
El carbón almacenado a la intemperie sufre fenómenos de deterioro debido a la humedad ambiental y al oxígeno del aire. La humedad ambiental degrada el carbón e influye sobre la temperatura de la pila. El oxígeno reacciona, en principio a bajas temperaturas. Esto provoca variaciones en los parámetros del carbón. Es por ello que aumenta:
- Peso
- Contenido en oxígeno
- Temperatura de ignición
- Higroscopicidad
- Solubilidad en sales cáusticas
- Solubilidad en alcohol
mientras que va a disminuir:
- Contenido en hidrógeno
- Poder calorífico
- Poder coquizante
- Tamaño medio de granulometría
Al estar el carbón en contacto con el aire, esto implica que va a estar en contacto con el oxígeno, que es un gran oxidante. Esto hace que el carbono se transforme en CO2 según la siguientes reacción:
C0+O2
CO2 + ∆1
En esta reacción se produce un desprendimiento de calor.
Si el aire tiene una temperatura más alta, en la reacción de oxidación se puede llegar a formar agua:
C
+ O2
H2+O2 CO2+½ H2O
Esto tiene la misma forma que una reacción de combustión ordinaria. La velocidad de oxidación del carbón aumenta con la temperatura, con el tamaño de las partículas de carbón y con la concentración de O2 en contacto con ella. El fenómeno de combustión del carbón en la pila se denomina combustión espontánea del carbón almacenado. Para que se produzca una combustión espontánea apreciable es necesario que el calor se vaya transmitiendo y aumentando la temperatura. Se llegará así a una temperatura crítica en la que la oxidación es lo suficientemente rápida para que se produzca el autoencendido del carbón.
Las causas de la combustión espontánea son:
- Tamaño de partícula: Al disminuir el tamaño de partícula aumentará la superficie expuesta a la reacción y esto implicará un aumento de la velocidad
- Calor Ambiental: El que haya calor implica aumentar la velocidad de reacción. Esto se palia aireando el depósito, pero en la medida justa, ya que si renovamos en demasía el aire (efecto chimenea) podremos favorecer la reacción al aportar oxigeno.
- Ácido Húmicos: Es un problema sobre todo en los lignitos y hullas jóvenes, ya que fijan el oxígemo y ayudan a la combustión espontánea.
- Bacterias: Desprenden calor, por lo que en focos puntuales pueden iniciar la combustión espontánea.
- Azufre: Hay ciertos autores que afirman que la reacción de la pirita con el O2 desprende calor, lo que puede representar un problema
· Composición petrográfica: En cuanto a este aspecto, no existe una relación clara
Factores que influyen en la velocidad de oxidación del carbón
Principalmente son dos lo s factores:
- Rango
- Tamaño
La velocidad de oxidación varía de modo inverso al rango. Es decir, cuanto mayor sea el rango (menor contenido en materias volátiles), menor será la oxidación sufrida.
El tamaño influye en el sentido de que cuando más tamaño tenga el carbón mayor va a ser la superficie de contacto y esto implicará mayor velocidad de oxidación.
La temperatura a la la cual se inicia la combustión espontánea se denomina temperatura crítica, y esta temperatura no es la misma para todos los carbones. Cuando la temperatura es menor que la crítica, la temperatura disminuye con:
- poder calorífico
- % de C y H2
- Poder aglomerante
- Tamaño
y aumenta con el porcentaje de O2.
Cuando la temperatura sobrepasa la temperatura crítica se produce la combustión espontánea.
Condiciones óptima para el almacenamiento del carbón
- Lugar: El suelo debe estar bien nivelado, firme, sin grietas y bien drenado
- Tamaño y forma: Cuanto más bajo sea el rango, más baja deberá ser la pila, más pequeña y con menor proporción de finos. Se debe evitar la separación natural por tamaños gruesos, para que de esta forma no se formen los ‘tiros’.
- Humedad: No apilar carbón húmedo con seco
- Procedencia: Los carbones de distinta procedencia se deben apilar separadamente
- Ventilación: Se deben tener pilas poco profundas con salida de gases. Si apisonamos se evita el paso del aire.
- Temperatura: Las pilas deben ser poco profundas, y se deben poner termómetros cada pocos metros para poder controlar subidas locales de temperatura
- Calor: Se debe tener cuidado con el calor ambiental y con el calor que se vaya desprendiendo.